成型填料密封.docx

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成型填料密封

成型填料密封

1橡胶密封件

    表29.6-1为常用橡胶密封件的类型和适用条件。

表29.6-1 橡胶密封件的类型及适用条件

名称

图形

适用条件

表号及标准号

O形胶密封圈

工作介质：

空气、水、矿物油等p＜35MPa，υ＜6m/s t=-40～200℃

表29.6-3

GB/T3452.1-1992

旋转轴唇形密封圈（油封）

工作介质：

矿物油、润滑油等p＜0.03MPa，υ＜4m/s t=-30～80℃

表29.6-14～16

GB/T13871-1992

Y形橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p和υ见表29.6-17 t=-40～80℃

表29.6-18～19

GB/T10708.1-1989

活塞高低唇Y形橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p＜25MPa，υ＜0.5m/s t=-40～80℃

表29.6-20

GB/T10708.1-1989

活塞杆高低唇Y形橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p＜25MPa，υ＜0.5m/s t=-20～80℃

表29.6-21

GB/T10708.1-1989

蕾形夹织物橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p和υ见表29.6-17 t=-40～80℃

表29.6-20～21

GB/T10708.1-1989

V形夹织物橡胶组合密封圈

工作介质：

液体

 p和υ见表29.6-17

 t=-40～80℃

表29.6-22～23

GB/T10708.1-1989

鼓形夹织物橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p＜70MPa，υ＜0.5m/s t=-40～80℃

表29.6-24

GB/T10708.2-1989

山形橡胶密封圈

工作介质：

空气、矿物油p＜35MPa，υ＜0.5m/s t=-40～80℃

表29.6-24

GB/T10708.2-1989

橡胶防尘密封圈

防尘

表29.8-10～12

GB/T10708.3-1989

毡封油圈

防尘，防油的油封，适用于线速度υ＜5m/s

表29.8-946

JB/ZQ4606-1986

1.1 O形橡胶密封圈

    O形橡胶密封圈有良好的密封性，它是一种压缩性密封圈，同时又具有自封能力，所以使用范围很宽，密封压力从1.33×10-5Pa到400MPa的高压（动密封可达35MPa）。

如果材料选择适当，温度范围为-60～200℃。

O形圈结果简单，成本低廉，使用方便，密封性不受运动方向的影响，因此，得到了广泛应用。

    O形圈的材料和使用范围见表29.6-2。

1.1.1国标

    O形橡胶密封圈国标规定的尺寸系列见表29.6-3。

表29.6-2O形密封圈材料的使用范围

材料

适用介质

使用温度/℃

备注

运动用

静止用

丁腈橡胶

矿物油、汽油、苯

80

－30～120

氯丁橡胶

空气、水、氧

80

－40～120

运动用应注意

丁基橡胶

动、植物油、弱酸、碱

80

－30～110

永久变形大，不适用矿物油

丁苯橡胶

碱、动、植物油、水、空气

80

－30～100

不适用矿物油

天然橡胶

水、弱酸、弱碱

60

－30～90

不适用矿物油

硅橡胶

高、低温油、矿物油、动、植物油、弱酸、弱碱

-60～260

－60～260

不适用蒸汽、运动部件避免使用

氯磺化聚乙烯

高温油、氧、臭氧

100

－10～150

运动部位避免使用

聚氨酯橡胶

水、油

60

－30～80

耐磨、但避免高速使用

氟橡胶

热油、蒸汽、空气，无机酸、卤素类溶剂

150

－20～200

聚四氟乙烯

酸、碱、各种溶剂

－100～260

不适用运动部位

表29.6-3O形橡胶密封圈的尺寸与公差（摘自GB/T3452.1-1992参照ISO3601/1—1998）

内径

截面直径d2

d1

极限偏差

1.8±0.08

2.65±0.09

3.55±0.10

5.3±0.13

7.0±0.15

1.80

±0.13

*

2.00

*

2.24

*

2.50

*

2.80

*

3.15

*

3.55

*

3.75

*

4.00

*

4.50

*

4.87

*

5.00

*

5.15

*

5.30

*

5.60

*

6.00

*

6.30

±0.14

*

6.70

*

6.90

*

7.10

*

7.50

*

8.00

*

8.50

*

8.75

*

9.00

*

9.50

*

10.0

*

10.6

±0.17

*

*

11.2

*

*

11.8

*

*

12.5

*

*

13.2

*

*

14.0

*

*

15.0

*

*

16.0

*

*

17.0

*

*

18.0

*

*

*

19.0

±0.22

*

*

*

20.0

*

*

*

21.2

*

*

*

22.4

*

*

*

23.6

*

*

*

25.0

*

*

*

25.8

*

*

*

26.5

*

*

*

28.0

*

*

*

30.0

*

*

*

31.5

±0.30

*

*

32.5

*

*

*

33.5

*

*

34.5

*

*

*

35.5

*

*

36.5

*

*

*

37.5

*

*

38.7

*

*

*

40.0

*

*

*

41.2

±0.36

*

*

*

42.5

*

*

*

*

43.7

*

*

*

45.0

*

*

*

46.2

*

*

*

*

47.5

*

*

*

48.7

*

*

*

50.0

*

*

*

*

51.5

±0.44

*

*

*

53.0

*

*

*

54.5

*

*

*

56.0

*

*

*

58.0

*

*

*

60.0

*

*

*

61.5

*

*

*

63.0

*

*

*

65.0

±0.53

*

*

67.0

*

*

*

69.0

*

*

71.0

*

*

*

73.0

*

*

75.0

*

*

*

77.5

*

*

80.0

*

*

*

82.5

±0.65

*

*

85.0

*

*

*

87.5

*

*

90.0

*

*

*

92.5

*

*

95.0

*

*

*

97.5

*

*

100

*

*

*

103

*

*

106

*

*

*

109

*

*

*

112

*

*

*

*

115

*

*

*

118

*

*

*

*

122

±0.90

*

*

*

125

*

*

*

*

128

*

*

*

132

*

*

*

*

136

*

*

*

140

*

*

*

*

145

*

*

*

150

*

*

*

*

155

*

*

*

160

*

*

*

165

*

*

*

170

*

*

*

175

*

*

*

180

*

*

*

185

±1.20

*

*

*

190

*

*

*

195

*

*

*

200

*

*

*

206

*

*

212

*

*

218

*

*

224

*

*

230

*

*

236

*

*

243

*

*

250

*

*

258

±1.60

*

*

265

*

*

272

*

*

280

*

*

290

*

*

300

±1.60

*

*

307

*

*

315

*

*

325

±2.10

*

*

335

*

*

345

*

*

355

*

*

365

*

*

375

*

*

387

*

*

400

*

*

412

±2.60

*

425

*

437

*

450

*

462

*

475

*

487

*

500

*

515

±3.20

*

530

*

545

*

560

*

580

*

600

*

615

*

630

*

650

±3.80

*

670

*

聚四氟乙烯密封圈

    PTFE（聚四氟乙烯）复合材料是含有PTFE的两种或两种以上不同性质或不同相物质共混、共聚或组合在一起构成的性能比其组成材料优异的一类新型复合材料。

通过材料复合，既发挥了PTFE的优异特性，又克服了PTFE的冷流蠕变和不耐磨等缺点，使其具有减摩、耐磨、自润滑、耐蚀、耐热、耐老化、耐压缩、抗蠕变、尺寸稳定和线膨胀系数低等优点，并提高了导热性和硬度，降低了成本。

国内外已用这种新型复合材料制成特殊工况用的密封件，比如高压、高温、高速、高真空、易燃易爆、有毒、强腐蚀性介质等，这些密封件广泛用于石油化工、化肥、农药、航空、航天及核工业上，常用作往复轴向运动的密封，如活塞和活塞杆的密封。

既可用于干摩擦无油润滑的场合，又可在条件允许的情况下实行油润滑。

    为增强PTFE复合材料密封件的弹性，必须与弹性体、压紧环、凸面座、凹面座、各种形式的金属弹簧进行结构组合，形成弹性致动密封。

最常用的是金属弹簧致动，这是将螺旋形的平弹簧或圆金属丝弹簧置于密封圈内通过机械加工或模压制成的环形空间内，以保证密封件能产生高度的弹性和磨损自动补偿作用，从而形成优异的动密封。

2.1J形和L形聚四氟乙烯密封圈

    J和L形密封圈常用PTFE添加石墨、玻璃纤维、青铜、二硫化钼和各种金属氧化物，以改善并增强PTFE的各种性能。

其特点是摩擦力小，能承受干摩擦；唇口和轴表面的磨损率低；温度适用范围为-50～200℃；耐油耐蚀；密封性优良。

例如用PTFE添加玻璃纤维等制作的L形密封圈用于液压和气动活塞上。

若添加15%玻璃纤维，就可使热膨胀系数下降1/2。

L形密封圈可作单向或双向运动的活塞密封。

    J形密封圈用作活塞杆的密封，一般是将其安装在壳体上作为固定式密封，用来密封往复运动轴。

密封圈的底夹在壳体的凹槽中，由压盖支承。

唇端总是朝向正压侧，唇的内径与轴相接触，以便利用自紧密封原理实现密封，唇可以沿轴表面自由运动。

2.2U形密封圈

    以PTFE为基料再添加填料所制作的U形密封，可以安装在运动的活塞上，又可以作为固定密封安装在壳体上（图29.6-4）起密封作用，而不需要调整填料压盖。

    U形密封是平衡型密封，也就是在内径和外径上都密封，并配有支承环来保护密封（图29.6-4a），以防止在压力作用下被压扁或扭曲。

U形圈装在密封槽中，压环和唇之间间隙1.6～3mm，即至少为唇缘厚度的25%，使唇部不得接触压环，以便系统流体自由进入，从而可以利用自紧原理进行密封。

压环的垂直腹板上的横向孔可以保证U形开口内的压力平衡。

图b所示是用一个橡胶O形圈来增加静态和动态的接触力，以改进初始密封效果。

图29.6-4 U形密封圈的安装

a）随活塞运动的U形密封图；b）带有O形圈的U形密封图

2.3V形密封圈

    用PTFE添加玻璃粉、石墨或二硫化钼等可以制作V形圈。

V形圈以多个圈成组安装，有一个凸面座和一个凹面座（图29.6-5）。

这样可以提高密封效果和使用寿命。

图c表示用波形弹簧增加自动接触力，从而起到预加载荷的作用并自动补偿V形圈的磨损。

表29.6-5V形密封圈及部件

a）V形圈组件，b）凸面座和凹面座；c）带波形弹簧的V形圈和组件

    唇的截面内侧轮廓线为曲线，外侧轮廓线为直线，从而使得两个相邻环之间为点接触，以得到较高的挠性。

唇的曲线使得套装在一起的密封圈形成单线接触，从而迫使各密封圈以最小的摩擦靠着相邻圈的45°斜边产生挠曲。

凹面座的作用是防止压力升高时密封圈变形，凸面座有助于唇自动起作用，并在承受压力时产生可靠的密封。

适宜的弹簧尺寸，应使密封圈圆周长度上的平均载荷为18～27N/cm。

每套填料密封组件中V形圈的数量取3～5个。

2.4其他密封圈

    图29.6-6为碳氟密封是用PTFE添加石墨、二硫化钼等混合物制成。

这种材料的耐磨性是纯PTFE的上百倍。

运动寿命比硅橡胶密封长。

适应温度范围-40～200℃，密封压力达70MPa。

图29.6-6 用于往复运动轴的碳氟密封

    该密封用于往复轴的密封。

密封内装有圆形和V形截面的各种机械弹簧（可用不锈钢带），有敞开的也有PTFE复合材料包起来的。

密封在安装时必须使弹簧受到压缩，从而可以在无压力时形成初始密封。

因其具有自密封机理，故密封效能随着压力的增加而增强。

密封嵌入时应使C形套的开口总是面对系统压力一侧，以形成自紧式密封。

敞形式的弹簧材料应根据流体的腐蚀性来选材。

当采用金属簧时，可用O形环弹性体来替代。

    环槽密封反PTFE复合材料制成各种各样的有小槽的垫板，并与其他弹性挤压型密封件组成组合环槽密封，见图29.6-7，PTFE复合材料垫板密封接触面，带有小锯齿槽。

这些环向的小槽形成许多类似迷宫的单个隔室，使每一道槽都产生压力降，从而将总压力分割为一连串的由环槽产生的压差，微小的沟槽象储存有少量润滑液的储存器，使密封元件经常处在液膜上运行，从而减小了摩擦与磨损。

图29.6-7 小槽型密封结构形式

硬填料密封圈

    用金属、石墨、填充四氟乙烯等制成的密封填料称为硬填料密封。

它比软填料密封具有更高的耐热、耐压和高速性能，广泛用于压缩机、柱塞泵等设备的往复密封和旋转密封。

为了能补偿磨损和适应轴的跳动，硬填料密封一般采用分瓣式、开口式或唇型式的结构形式。

    硬填料密封是借助于圈簧或气体的压力差使密封圈（分瓣式、开口式或浮动式）贴附在活塞杆或填料盒上，以获得自紧密封。

一般根据气体压差、气体性质对密封要求的高低、机器结构的不同和使用上的习惯选用不同类型的密封圈。

3.1分瓣式硬填料密封

3.1.1低压三瓣密封圈

    图29.6-8所示为低压三瓣密封圈的构造及其装配情况。

该密封圈是由三块单向斜口圆弧块拼接而成，它利用在外圆装设的圈簧压紧在活塞杆上。

每组有两道密封圈，斜口错开布置，并用圆柱销相互固定，以防止走位。

根据密封装置的工作条件，多的可由八组组成。

由于密封圈为单向斜口形式，因而它对活塞杆的单位压力不均匀，锐角一方单位压力较大，故在运转中磨损也较大。

密封圈磨损后，在相邻两瓣接口处不可避免地要出现缝隙，无法阻止气体的泄漏。

所以，低压单斜三瓣式密封圈只适用于压差在1.0MPa以下的工作条件，它是一种已标准化的密封圈。

三瓣斜口密封圈主要尺寸及加工精度见表29.6-42。

表29.6-42三瓣斜口密封圈主要尺寸及加工精度     （mm）

d

B

D

D0

选用弹簧

公称尺寸

公差

公称尺寸

公差

25

+0.023

7

－0.015

－0.055

40

46

0.5×3.5×100

30

45

52

0.5×3.5×100

35

+0.027

50

60

0.5×3.5×111

40

55

70

0.5×3.5×123

45

8

60

78

0.5×3.5×136

50

70

87

0.8×4.8×195

55

+0.030

75

98

0.8×4.8×208

60

80

105

0.8×4.8×223

65

85

112

0.8×4.8×236

70

90

120

0.8×4.8×249

80

105

140

0.8×4.8×289

图29.6-8 低压三瓣斜口密封圈

1—圆柱销；2—圆柱销孔；3—弹簧

3.1.2中压三、六瓣密封圈

    当压力在1～10MPa时，多样用图29.6-9所示的三、六瓣密封圈。

其密封装置中每组密封由两道密封圈组成，一道位于高压侧的密封圈是三瓣式，另一道位于低压侧的密封圈为六瓣式。

接口错开，并用销钉相互固定，各自用弹簧圈箍紧在活塞杆上。

各密封圈在装配时的径向缝隙保留约1.5～2mm，用以补偿密封圈的磨损。

六瓣式密封圈的内三瓣的径向缝隙，在轴向被第一圈三瓣式密封圈的端面挡住，在径向由外三瓣封严。

三、六瓣密封圈的主要尺寸和加工精度见图29.6-10和表29.6-43。

分    瓣式平面型填料密封，除上述两种标准型外，还有几种非标准型式，见表29.6-44。

图29.6-9 中压三、六瓣密封装置

a）六瓣式；b）三瓣式

1—圆柱销；2—圆柱销孔；3—弹簧

图29.6-10 三、六瓣密封圈零件图

a）三瓣式；b）六瓣式

表29.6-43 三、六瓣密封圈尺寸及加工精度  （mm）

d

D

B

ƒ

选用弹簧

公称尺寸

公差

公称尺寸

公差

25

+0.023

50

7

－0.015

－0.055

1.5

0.5×3.5×123

30

55

0.5×3.5×123

35

+0.027

60

0.5×3.5×126

40

65

0.5×3.5×147

45

70

8

0.8×4.8×195

50

75

0.8×4.8×208

55

+0.030

80

0.8×4.8×223

60

90

0.8×4.8×249

65

95

0.8×4.8×266

70

100

0.8×4.8×289

80

110

0.8×4.8×307

90

+0.035

120

9

2

1×5.5×335

100

130

1×5.5×364

110

140

1×5.5×394

120

150

1×5.5×420

130

+0.040

160

1×5.5×449

d

D

B

ƒ

d1

选用弹簧

公称尺寸

公差

公称尺寸

公差

公称尺寸

公差

25

+0.023

50

7

－0.015

－0.055

1.5

3

+0.02

0.5×3.5×123

30

50

0.5×3.5×123

35

+0.027

60

0.5×3.5×133

40

65

0.5×3.5×147

45

70

8

4

+0.029

0.8×4.8×195

50

75

0.8×4.8×208

55

+0.030

80

0.8×4.8×223

60

90

0.8×4.8×249

65

95

0.8×4.8×266

70

100

0.8×4.8×289

80

110

0.8×4.8×307

90

+0.035

120

9

2

1×5.5×335

100

130

1×5.5×364

110

140

1×5.5×392

120

150

1×5.5×420

130

+0.040

160

1×5.5×449

表29.6-44非标准分瓣式平面密封圈

名称

结构简图

说明

楔密圈 小块封

 切口布置合理，间隙小，严密性好，泄漏量只相当于标准型式的1/2

楔密圈 四块封

 比切断开口的强度好，适合于做石墨密封圈

肩接封斜榫密圈

 利用斜肩使箍紧弹簧产生轴向分力：

简化结构，榫结构遮断泄漏通道，每级只需一个圈，轴间尺寸小。

但榫易折断，接合面不便研磨，主要制造石墨密封圈

金属密封圈

金属密封圈

4.1金属空心O形圈

    金属空心O形圈，是用薄壁铜管、不锈钢管、镍合金管或蒙乃尔合金管焊成